(57)【要約】  グラビア製版、オフセット製版、フレキソ製版等における高解像度のレーザ製版を行うことができ、更には、プリント基板、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の電子部品における回路パターンのレーザ露光や紙幣等における偽造防止用特殊印刷等にも用いることのできる高解像度のレーザ露光方法及びそれを用いて製造された製品を提供する。  レーザ露光装置を用い、レーザビームを走査させることで、該感光膜に所定長を有するレーザスポット列を形成し、版面に塗布された感光膜を露光して感光される部分と感光されない部分とを形成するための露光方法であり、相前後する走査において、先に走査されたレーザスポット列の幅方向の少なくとも半分の領域が重複露光されるように後のレーザスポット列を走査して露光するようにした。
2011152235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発振するレーザ光源と、該レーザ光を複数の制御信号で空間的に配列分割して複数のレーザビームとする光変調部と、光変調部からの配列されたレーザビームを縮小投影する投影光学部と、該レーザビームを感光膜に対して走査させる走査手段とを有し、投影光学部の結像部に配列される複数のレーザスポットの夫々が幅方向のサイズが該幅方向と直交する高さ方向のサイズよりも大きい矩形形状を有する矩形レーザスポットとされてなるレーザヘッド部を含むレーザ露光装置を用い、レーザビームを走査させることで、該感光膜に所定長を有するレーザスポット列を形成し、版面に塗布された感光膜を露光して感光される部分と感光されない部分とを形成するための露光方法であり、相前後する走査において、先に走査されたレーザスポット列の幅方向の少なくとも半分の領域が重複露光されるように後のレーザスポット列を走査して露光することを特徴とするレーザ露光方法。
【請求項２】
前記複数のレーザビームが奇数本であることを特徴とする請求項１記載のレーザ露光方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーザ露光方法を用いて製造されたことを特徴とする製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラビア製版、オフセット製版、フレキソ製版等におけるレーザ製版で用いることができ、更には、プリント基板、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の電子部品における回路パターンのレーザ露光や紙幣等における偽造防止用特殊印刷等にも用いることのできる高解像度のレーザ露光方法及びそれを用いて製造された製品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
グラビア印刷は、円筒状の版胴（グラビアシリンダ）の表面に形成された微細な凹部（セル）内にインキを充填し、余分なインキはドクターで掻き取りつつ、版胴を被印刷体（紙等）に押圧して、セル内のインキを被印刷体に転写するものであり、セルの深さの程度によって、インキの階調や濃淡が表現されるようになっている。グラビア印刷における製版は、グラビアシリンダの表面にセルを形成することによって行われるところ、従来からの機械的彫刻によるものもあるが、近年では高精細度印刷や生産性向上などの観点から半導体レーザを用いたＸ−Ｙ走査方式のレーザ露光装置によって製版情報（文字や画像等のデジタルデータ）を直接に露光するレーザ製版が主流となってきている。レーザ製版は、高速回転するグラビアシリンダ表面に塗布された感光材被膜に対し、例えば波長８３０ｎｍの半導体レーザを製版情報で光変調して露光し、現像し、エッチングし、クロムメッキなどの表面硬化被膜を形成させるというものである。レーザ製版は、文字や画像等の製版情報のデジタルデータをフィルムを経由せずに直接プレートに出力して製版する所謂ＣＴＰ（computer to plate）において特に好適に利用される。また、レーザ製版はグラビア製版だけでなく、オフセット製版、フレキソ製版等の各種製版にも使用されている。既に、本出願人らは、このレーザ製版の全工程を全自動化したレーザ製版システムを開発し、大変な好評を得ている（例えば、特許文献１等）。【０００３】
現在、レーザグラビア製版用のレーザ露光方法としては、３２００ｄｐｉ（dot per inch）程度の解像度を有するものが広く普及しており、この場合、１ピクセル（画素）を約７．９2μｍ2で表現している。この３２００ｄｐｉという解像度は、通常の本、雑誌、カタログ、包装フィルム等の一般的な印刷業の分野では充分な性能であると言えるが、応用分野として可能性があるプリント基板、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の電子部品の製造業の分野において、従来のマスクフィルムを重ねて一括露光やステップ露光することに替えて、Ｘ−Ｙ走査方式のレーザ露光装置によって各種回路パターンを露光する場合や、或いは紙幣等における偽造防止用特殊印刷等では更なる高解像度が要求される。【０００４】
従来の副走査方向に３２００ｄｐｉ、主走査方向に３２００ｄｐｉの解像度を有するレーザ露光方法を図９に基づいて説明する。【０００５】
図９において、レーザ光を発振するレーザ光源と、該レーザ光を複数の制御信号で空間的に配列分割して複数のレーザビームとする光変調部と、光変調部からの配列されたレーザビームを縮小投影する投影光学部と、該レーザビームを感光膜に対して走査させる走査手段とを有するレーザヘッド部を含む従来のレーザ露光装置を用いて、感光膜を塗布したグラビア製版用シリンダーに対して、露光する場合の方法について説明する。図示の例では、２０８本のレーザビームを使用しており、レーザスポットのサイズは高さ約７．９μｍ×幅約７．９μｍの正方形である。【０００６】
感光膜を塗布したシリンダーを回転させながら、レーザヘッド部をスパイラル状に走査して露光する。【０００７】
まず、シリンダーの回転１周目は、２０８本のレーザビームで感光膜に所定長を有するレーザスポット列を形成し、露光する。【０００８】
シリンダーの回転２周目は、１周目に照射した２０８本目のビームとだけ重複するように下記式（１）に基づいて副走査し、ビームを照射する。この場合、１周目の２０８本目のみが重ね露光されることになる。
ピッチ２５．４／３２００×２０７＝１．６４３ｍｍ      ・・・（１）【０００９】
次に、シリンダーの回転３周目は、２周目に照射した２０８本目のビームと重ねてビームを照射する。この場合、１周目の２０８本目のみが重ね露光されることになる。【００１０】
このようにして、３２００ｄｐｉ×３２００ｄｐｉの解像度を有するレーザ露光が行われる。【００１１】
また、最近では、さらに解像度を上げるべく、レーザスポットの高さを従来のレーザスポットのサイズである約７．９μｍの半分とした矩形のレーザスポットとなるレーザ露光装置も開発されており、このようなレーザ露光装置では、３２００ｄｐｉ×６４００ｄｐｉの解像度を有するレーザ露光が可能である。【００１２】
このような副走査方向に３２００ｄｐｉ、主走査方向に６４００ｄｐｉの解像度を有するレーザ露光方法を図１０に基づいて説明する。【００１３】
図１０において、レーザ光を発振するレーザ光源と、該レーザ光を複数の制御信号で空間的に配列分割して複数のレーザビームとする光変調部と、光変調部からの配列されたレーザビームを縮小投影する投影光学部と、該レーザビームを感光膜に対して走査させる走査手段とを有するレーザヘッド部を含む従来のレーザ露光装置を用いて、感光膜を塗布したグラビア製版用シリンダーに対して、露光する場合の方法について説明する。図示の例では、２０８本のレーザビームを使用しており、レーザスポットのサイズは幅約７．９μｍであり、高さがその半分の矩形である。【００１４】
感光膜を塗布したシリンダーを回転させながら、レーザヘッド部をスパイラル状に走査して露光する。【００１５】
まず、シリンダーの回転１周目は、２０８本のレーザビームで感光膜に所定長を有するレーザスポット列を形成し、露光する。【００１６】
シリンダーの回転２周目は、１周目に照射した２０８本目のビームとだけ重複するように下記式（１）に基づいてビームを照射する。この場合、１周目の２０８本目のみが重ね露光されることになる。
ピッチ２５．４／３２００×２０７＝１．６４３ｍｍ      ・・・（１）【００１７】
次に、シリンダーの回転３周目は、２周目に照射した２０８本目のビームと重ねてビームを照射する。この場合、１周目の２０８本目のみが重ね露光されることになる。【００１８】
このようにして、３２００ｄｐｉ×６４００ｄｐｉの解像度を有するレーザ露光が行われる。【００１９】
最近ではさらなる高精細化が求められているが、レーザスポットの高さ方向については上述のように小さくできても、レーザスポットの幅方向のサイズをさらに小さくしたレーザ露光装置を開発することは、なかなか困難であった。【００２０】
また、個々に駆動可能な単一ストライプレーザダイオードを用いた走査ライン方法も提案されている（特許文献２）。【００２１】
しかしながら、既存の装置で高解像度を実現することがコストなどの点から好ましい。【００２２】
そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、既存のレーザ装置で高解像度を実現することができるレーザ露光方法を知見し、本提案に及ぶものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開平１０−１９３５５１号公報
【特許文献２】特開２００２−１１３８３６号公報
【特許文献３】特開２０００−３１８１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、比較的廉価な従来の３２００ｄｐｉ程度の解像度を有するレーザ露光装置と同程度の性能のレーザ露光装置を用いて、グラビア製版、オフセット製版、フレキソ製版等における高解像度のレーザ製版を行うことができ、更には、プリント基板、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の電子部品における回路パターンのレーザ露光や紙幣等における偽造防止用特殊印刷等にも用いることのできる高解像度のレーザ露光方法及びそれを用いて製造された製品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明のレーザ露光方法は、レーザ光を発振するレーザ光源と、該レーザ光を複数の制御信号で空間的に配列分割して複数のレーザビームとする光変調部と、光変調部からの配列されたレーザビームを縮小投影する投影光学部と、該レーザビームを感光膜に対して走査させる走査手段とを有し、投影光学部の結像部に配列される複数のレーザスポットの夫々が幅方向のサイズが該幅方向と直交する高さ方向のサイズよりも大きい矩形形状を有する矩形レーザスポットとされてなるレーザヘッド部を含むレーザ露光装置を用い、レーザビームを走査させることで、該感光膜に所定長を有するレーザスポット列を形成し、版面に塗布された感光膜を露光して感光される部分と感光されない部分とを形成するための露光方法であり、相前後する走査において、先に走査されたレーザスポット列の幅方向の少なくとも半分の領域が重複露光されるように後のレーザスポット列を走査して露光することを特徴とする。【００２６】
前記走査手段としては、感光膜に照射されたレーザスポット列の配列方向と交差する方向に相対走査させる主走査方向と、前記主走査方向に対して直交する方向に相対走査させる副走査方向とに走査させる走査手段が好適である。【００２７】
このように露光することで、後に走査されたレーザスポット列から、先に走査されたレーザスポット列との重複露光部分を差し引いた分だけ露光領域が増えることになるため、従来のようにほとんど並列にレーザスポット列を照射するように走査する場合と比べて、露光領域が小さくなるため、高解像度化が実現できる。特に、従来は実現が難しかったレーザスポットの幅方向の高解像度化、すなわち前記レーザ露光装置の副走査方向の高解像度化が実現できる。【００２８】
また、前記複数のレーザビームが奇数本であるのが好ましい。【００２９】
なお、前記レーザ光源としては、半導体レーザであることが好ましい。【００３０】
本発明の製品は、本発明のレーザ露光方法を用いて製造されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、比較的廉価な従来の３２００ｄｐｉ程度の解像度を有するレーザ露光装置と同程度の性能のレーザ露光装置を用いて、グラビア製版、オフセット製版、フレキソ製版等における高解像度のレーザ製版を行うことができ、更には、プリント基板、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の電子部品における回路パターンのレーザ露光や紙幣等における偽造防止用特殊印刷等にも用いることのできる高解像度のレーザ露光方法及びそれを用いて製造された製品を提供することができるという著大な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のレーザ露光方法を示す模式説明図である。
【図２】図１のシリンダー回転１周目と２周目とをさらに詳しく説明する模式説明図である。
【図３】本発明のレーザ露光方法に用いられるレーザ露光装置の基本的装置構成を示すブロック図である。
【図４】本発明のレーザ露光方法に用いられるレーザ露光装置の基本的装置構成を示す模式図である。
【図５】図４をさらに詳しく示す模式図である。
【図６】製版されたグラビアシリンダの電子顕微鏡写真であり、（ａ）は実施例１の結果を示し、（ｂ）は比較例１の結果を示す。
【図７】図６（ａ）の上欄の拡大写真である。
【図８】図６（ｂ）の上欄の拡大写真である。
【図９】従来のレーザ露光方法を示す模式説明図である。
【図１０】従来のレーザ露光方法を示す模式説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されたもので、本発明の技術的思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことは言うまでもない。【００３４】
まず、本発明のレーザ露光方法に用いられるレーザ露光装置を装置構成ついて以下に説明する。図３は、本発明のレーザ露光装置の基本的装置構成を示すブロック図である。図中、符号１０はレーザ露光装置であり、レーザ露光装置１０はレーザビームを感光膜に照射されたレーザスポット列の配列方向と交差する方向に相対走査させる主走査方向と前記主走査方向に対して直交する副走査方向とに走査させる走査手段としての走査機構４を有するレーザヘッド部１１を有し、レーザヘッド部１１は、レーザ光源１と、レーザ光を幅方向のサイズが該幅方向と直交する高さ方向のサイズよりも大きい矩形形状を有する矩形レーザスポットに成形するビーム成形照射部２とから構成されており、また、製版情報に基づいて、レーザ光源１、ビーム成形照射部２、レーザヘッド部１１の走査機構４及び版胴５の動作を制御する制御部３を備えている。製版対象となる版胴５には、その表面に感光材が塗布されて感光膜が形成された版面６とされている。【００３５】
レーザ光源１は、例えば波長８３０ｎｍの半導体レーザのレーザ発振部を複数有する半導体レーザであり、連続的にレーザ発振する。レーザ光源１から出射されたレーザ光はビーム成形照射部２に入射する。【００３６】
ビーム成形照射部２は、開口成形部７と光変調部８と投影光学部９より構成されている。開口成形部７は、入射したレーザ光のビーム形状を光変調部８の入射開口に合わせて成形し、光変調部８に入射させる。本発明では、レーザスポットの形状を矩形とする必要があるので、ビーム形状も矩形に成形する。なお、ビーム形状を矩形に成形する方法は公知の方法によればよいが、例えば、レーザ光を長方形の孔を有する光弁に通過させるようにすればよい（特許文献３参照）。【００３７】
光変調部８は、数十から数百の独立した光変調開口を有する液晶型空間変調器や電気駆動される微小ミラーアレイ、或いは音響光学空間変調器などから構成される光変調部であり、製版情報に基づいて複数の信号でレーザ光を空間的に配列分割して光変調制御する。例えば電子駆動される微小ミラーを多数配列した回折格子型ミラーアレイの場合、数エレメントを１チャンネルとして駆動制御され２００ｋＨｚ程度で入射するレーザ光線の光強度変調が可能であり、数百チャンネルくらいの独立した光変調器として使用できるものである。制御部３からの製版情報を付与された変調信号によって個々独立に強度変調され数百チャンネル分の配列されたパルス的回折光として出射する。【００３８】
光変調部８を出射し、それぞれ光変調されたレーザ光は、独立の光変調開口に相当する配列されたレーザ光線になっており、これを投影光学部９に入射させる。投影光学部９は入射光を所定の倍率で縮小投影する複数のレンズで構成された縮小投影光学系であり、レンズ系及びオートフォーカス機能などを有し、光変調部８を入射光源面として版面６上を結像面とする縮小光学系である。光変調部８の位置でのチャンネルの形状で決められるレーザ光ビーム径とレーザ光ビーム間隔を、版面上で所定のレーザスポットとレーザスポット間隔になるように縮小投影する。例えば、投影光学部の縮小比を１０対１とすると、光変調部８で５０μｍ径、５０μｍ間隔で配列されたレーザスポット列は版面６上でのレーザスポット列は５μｍ径で５μｍ間隔に縮小投影される。【００３９】
図４及び図５によく示される如く、これらのレーザ光源１から投影光学部９までの光学系を搭載しているレーザヘッド部１１は、製版情報によって順次版胴５に沿ってシャフト１２を介して走査機構４によりレーザビームを感光膜に対して主走査方向と前記主走査方向に対して直交する副走査方向とに走査される。版面６には感光材が塗布され感光膜が形成されている。制御部３は、製版情報に基づいて、版胴５の回転と、レーザ走査機構４の主走査方向及び副走査方向の制御を可能としている。【００４０】
本発明の露光方法は、このようなレーザ露光装置を用い、レーザビームを主走査方向又は副走査方向に走査させることで、該感光膜に所定長を有するレーザスポット列を形成し、版面に塗布された感光膜を露光して感光される部分と感光されない部分とを形成するための露光方法であり、相前後する走査において、先に走査されたレーザスポット列の幅方向の少なくとも半分の領域が重複露光されるように後のレーザスポット列を走査して露光するものである。前記複数のレーザビームとしては、奇数本が好ましい。【００４１】
版面６は、レーザ照射された部分が感光され、非照射部は感光されないため、版胴５面全体に製版情報が付与される。その後、版胴５は、現像、金属面のエッチング、レジスト剥離、クロムメッキやダイヤモンドライクカーボンなどを用いた硬質皮膜形成処理によって、グラビア印刷版として供される。感光材がポジ型の感光液を使用した場合には、感光された部分が光分解し、ネガ型の感光液を使用した場合には、露光された領域が光硬化して残存し、エッチングすれば露光されなかった領域は取り除かれることとなる。
【実施例】
【００４２】
以下に本発明の実施例をあげてさらに具体的に説明するが、各実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。【００４３】
（実施例１）
レーザグラビア製版システムを次のように構成した。版胴（グラビアシリンダ）は円周６００ｍｍで幅１１００ｍｍのアルミニウム製グラビアシリンダに８０μｍの銅メッキを施し、表面を鏡面研磨（表面粗さＲｙ＝０．１２μｍ）した。感光液としてはＴＳＥＲ−２１０４〔（株）シンク・ラボラトリー製造販売のポジ型感光液〕を用い、感光膜の膜厚３．５μｍ、塗布後４５分間の風乾（温度２３℃）を行った。感光液塗布装置としてはコーティング−ＦＸ−１３００〔（株）シンク・ラボラトリー製造販売〕を用いた。レーザ露光装置として、ＬａｓｅｒＳｔｒｅａｍ−ＦＸ−１３００〔（株）シンク・ラボラトリー製造販売〕を用い、露光パワーを２３０ｍＪ／ｃｍ2とし、露光時シリンダ回転数を２００ｒｐｍとした。現像液にはＴＬＤ現像液〔（株）シンク・ラボラトリー製造販売〕を用い、現像方法は回転浸漬現像８０秒（温度２５℃）で行った。上記システム構成中のレーザ露光装置のレーザスポット１６は矩形であり、２０８本のレーザビームを照射することができる。【００４４】
このようなレーザ露光装置を用いたレーザ露光方法について、図１及び図２に基づいて説明する。感光膜を塗布したシリンダーを回転させ、まず、シリンダーの回転１周目は、２０８本のレーザビームのうち、２０８番目をＯＦＦとして２０７本のレーザビームで感光膜に所定長を有するレーザスポット列１４ａを形成して照射し、露光する。【００４５】
シリンダーの回転２周目は、１周目に照射した２０７本のレーザスポット列の幅方向の半分の領域が重複露光されるように、下記式（２）に基づいてレーザスポット列１４ｂを副走査する。この場合、感光膜上において、１周目のレーザスポット列１４ａの幅方向の半分の領域が重ね露光されることになる（図２参照）。
ピッチ２５．４／３２００×１０３．５＝０．８２１５ｍｍ      ・・・（２）【００４６】
次に、シリンダーの回転３周目は、同様にして、２周目に照射した２０７本のレーザスポット列の幅方向の半分の領域が重複露光されるようにレーザスポット列を副走査する。【００４７】
このようにして、次々に露光していくことで、６４００ｄｐｉ×６４００ｄｐｉの解像度を有するレーザ露光装置で露光したのと同等の効果が得られる。【００４８】
上記したレーザ露光方法以外は、通常のレーザグラビア製版を行った結果を図６（ａ）及び図７に示す。図６（ａ）及び図７に示される如く、斜線部分にもほとんど段差やギザギザは表れず、略完全に直線状の斜線を形成でき、極めて精確に微細な露光及び製版を行うことができた。【００４９】
（比較例１）
実施例１と同様のレーザグラビア製版システムを用い、該システム構成中のレーザ露光装置において、図１０に示したのと同様のレーザ露光方法を行った以外は、実施例１と同様にして、レーザグラビア製版を行った。その結果を図６（ｂ）及び図８に示す。図６（ｂ）及び図８に示される如く、斜線部分には段差によるギザギザが表れており、充分に微細な露光及び製版を行うことはできなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
上記説明では、主にグラビア製版に適用される場合について説明したが、本発明のレーザ露光方法は、グラビア製版だけでなく、オフセット製版、フレキソ製版などの各種レーザ製版にも使用できる。また、プリント基板、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の電子部品の製造業の分野においても、従来のマスクフィルムを重ねて一括露光やステップ露光することに替えて、Ｘ−Ｙ走査方式のレーザ露光装置によって各種回路パターンを露光するのにも利用可能である。更に、紙幣等における偽造防止用特殊印刷等にも利用できる。
【符号の説明】
【００５１】
１：レーザ光源、２：ビーム成形照射部、３：制御部、４：レーザ走査機構、５：版胴（グラビアシリンダ）、６：版面（感光膜）、７：開口成形部、８：光変調部、９：投影光学部、１０：レーザ露光装置、１１：レーザヘッド部、１２：シャフト、１４ａ，１４ｂ：レーザスポット列、１６：レーザスポット。
【図１】
2011152235.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2011152235.tif 000011
【図１０】
2011152235.tif 000012
【国際調査報告】
2011152235.tif 000013
2011152235.tif 000014